蓄冰空调系统的调试与研究

宋琦

【摘要】吴中路61#工程冷源采用蓄冰空调系统。系统使用至今，运行稳定，效果良好，达到了设计指标，满足用户的使用要求。本文就系统调试时一些关键技术要点及发现的问题进行了分析与研究，希望可以给施工方带来一点小小的帮助。

【关键词】蓄冰空调系统;系统调试

蓄冰系统是利用电机压缩制冷剂，使之成冰，并利用蓄冰的热力性能，将冷量储存起来。由于电力系统在夜间处于低估期，利用该时段的电力特性，可以达到错峰用电，节省用电费用。通常，因为夜间的用电量较小，所以电力负荷也比较低，此时适宜启用电动制冷机进行制冷，从而使蓄冷介质迅速结冰。然后，发挥蓄冷介质的潜热功能。蓄冷系统的工作原则是在低谷用电时期启动主机来制冰，在高峰用电时通常不启用或者很少启用双工况制冷主机，同时，会尽量减少主机的启动与关闭次数，这样方能确保系统内前一天的冰能全部融化。因此，系统调试的好坏直接影响到该系统的功能实现及使用效果。

1、工程概况

吴中路61#项目1#楼大楼空调系统主要采用蓄冰制冷循环系统，制冷压缩机组采用并联运行方式，压缩机形式是双工况螺杆压缩机，单台制冷量约为550KW，总制冰量约310KW，考虑用电成本及压缩机运行工况，设置制冷时段在电力的低谷期（22：00-6：00）.最主要的冷源是蓄冰系统，结合经济学和蓄冰率的角度，将蓄冷时间控制为8个小时，即晚上十点到次日早上六点。同时，启用并联系统，并设计两台双工况螺栓冷水机组，每一台的制冷量是550kw，平均制冰量是310Kw。

通过压缩机的电动调节阀DF3设置温度调节，设置温度范围在-6～-2.6°C，每天蓄冰装置获得的制冷量大约在5400KWH，用于日常冷量的供热需求。

2、冷冻机放布局

冷冻机房（含控制室）面积290平方米。机房内主要设备如下：

该系统所采用的低温冷媒是体积浓度为27%的乙二醇，在供冷期间，冷媒的温度是3.5到8.5摄氏度。通常要运用一台板式换热器实施换热，然后，给空调提供冷冻水，供水温度是5摄氏度，回水温度是12摄氏度。其次，每一台冷水机组会配套一台冷却水循环泵、乙二醇初级循环泵、板式换热器。再次，会将板式换热器。蓄冰装备、水泵与冷水机组安置在地下的制冷机房里，同时，为每一台冷水机组设置一台冷水塔。

该系统组成有冷水机组，冷却水泵，蓄冰装置，板冷换热器，主要设备布置在地下压缩机房内。单台冷水机组配置一个冷却塔，冷却塔布置在5层裙房屋上。冷水机组采用27%的乙二醇作为冷媒介质，冷媒温度设定在3.5°C～8.5°C，冷媒水通过循环水泵至压缩机，热量控制通过板式冷却器换热。蓄冰系统冷源运行时，主要有四种工况：主机制冰、主机单供冷、盘管单融冰、主机融冰联合供冷，这是整个调试的关键。

3、系统调试要点与研究

3.1 主机制冰模式的调试

通常，在制冰过程中，因为乙二醇的温度变化非常大，所以会设置两个乙二醇泵的频率，在制冰初期，会通过控制程序将乙二醇泵的频率设置在合理范围内，与此同时，会将双工况主机的出口温度设计成-5.6℃，温度设置可调，然后，再开始制冰。

需要注意的是，如果双工况主机的乙二醇出口温度在-6.5℃以下，或者蓄冰装置的出口温度低于5.0℃（可调）时需设定制冰模式停止。

3.2 主机单供冷工况调试模式

目前，主机单制冷通常基于非标准工作模式，如果只是在夜间没有蓄存冰量或者蓄冰装置出现故障以及蓄存冰量已经用完，此时，就需要采用人工模式进行干预和完成（如果干预是指仅进行工况切换操作）。其次，对于双工况主机来讲，为控制程序设置乙二醇泵以便于为主机单独供冷工况的频率。

如果系统的冷负荷较大需要常规主机+双工况主机运行供冷，常规主机按常规方式运行供冷（主机冷冻水出口温度设定为5℃）。

3.3 调试融冰供冷模式

如果系统已经发出融冰供冷指示，就会立刻关闭制冷主机系统，由融冰来提供所有冷量。

融冰模式时，系统给出停机信号，融冰系统对主空调系统提供能量。系统的运行顺序为：开启、关闭相应电动阀→乙二醇泵。其中乙二醇泵控制空调系统5℃（可调）的供水温度。

系统调试时，主要把控阀门的正确切换。

3.4 主机与蓄冰装置联合供冷工况模式的调试

此工况的调试分主机优先和融冰优先两种情况。

主机优先时，主机按常规方式运行供冷（常规主机冷冻水出口温度设定为5℃）。冰蓄冷系统：开启相应电动阀，保证3.5℃乙二醇供液温度，根据冷负荷的变化状况来调节阀门，将冷冻水的供水温度控制为5℃，同时，将双工况的主机出口温度设置为3.5℃，充分保证主机不卸载运行，从而保证供水温度。

融冰优先模式是在部分负荷下（实际上也是空调运行的大部分时间）同时主机也需运行供冷的情况下将所蓄的冰量全部用完。

常规主机按常规方式运行供冷（常规主机冷冻水出口温度设定为5℃）。

当系统冷负荷较大，需要运行2台主机时，双工况主机乙二醇出口温度设置为约5.0℃（根据负荷及所需融冰量可调），将乙二醇供液温度设置为3.5℃，在双工况主机卸载运行的同时也提高进入蓄冰装置的乙二醇温度，提高蓄冰速度，从而在保证乙二醇供液温度的同时将所蓄的冰量全部用完。

当系统冷负荷减小时，停止双工况主机的运行，常规主机冷冻水出口温度仍设置为5℃，将乙二醇供液体温度设置为3.5℃（可调，可设置为4.0℃）。

当系统需要双工况主机运行过程中，程序设定会自动设置乙二醇在该工况运行过程中的频率，并将出口温度控制为6.0℃。由控制程序設置乙二醇泵后，在结合供冷工况频率，将双工况的主机出口温度设置成6.0℃。

4、系统调试常见故障及排除

蓄冰系统的核心系统为乙二醇系统，在调试过程中，该系统的故障分析及排除是系统正常运行的关键。

4.1主机显示屏上显示缺少冷媒水水流循环

冷冻机的载冷剂是冷却低温水，制冷压缩主机的液体是乙二醇。两者通过板式冷却器进行热量交换，通过系统温控阀设定，确保压缩机系统温度恒定。而冷却水系统形成冷却塔和水泵循环，确保外围冷却系统正常。

因为双工况主机的载冷剂均为乙二醇水溶液，末端系统的载冷剂是冷冻水，所有需要借助中间通过板式换热器实施两种介质的热交换。

经过检查，初步判断可能是冷媒水水流量不足，或系统阀门开启状态不足，或管路内部有堵塞，需要清洗。也有可能是冷媒水出口水流保护开关误动作，或着压力开关需要调整。冷媒水系统尚未建立循环或者循环水量不足，或者虽然已经建立了水流循环而此时主机冷媒水出口的水流开关的触点却出现了误码动作。

根据上述判断，由简单到复杂对整个系统做如下排查：

查看冷媒水系统该的阀门有没有全部打开;

查看冷却水泵的进出口压力是否处于正常状态、水泵运转正常与否;查看水泵的额定电流设置是否正常，如果开机偏高，就需要在开机时调小出水阀，如果开机偏低，就要检查水路是否存在堵塞问题;

查看膨胀水箱的液位正常与否，系统是否存在缺水问题，自动补水的浮球阀工作正常与否（仅指冷冻水）;

查看机组冷媒水出口的水流开关的触点工作状态是否正常，如果存在异常问题，就必须立刻予以解决。最终经过一一排查后，发现主系统上有个阀门无法正常开启，更换阀门后，系统正常运行。

4.2蒸发压力过低，常跳低压

发现上述问题时，主要怀疑是冷媒水流量不足，系统中存在不凝性气体，蒸器管束存在污渍或者是乙二醇溶液的浓度不正常。因此对整个系统做了如下排查：

查看冷媒水系统该打开的阀门开关正常与否，从触摸屏上检查电动蝶阀是否到位，如果未到位，就采用手动法进行调整;

查看冷媒水泵的进出口压力是否正常，电机的转动正常与否，如果存在异常问题处理方法与冷却水泵相同;

查看系统高处的自动排气阀工作正常与否，如果存在堵塞问题，应立刻关闭阀门，进行拆卸与更换;

查看机组出口的冷媒水温度和蒸发器制冷剂温度之间的温差是否在标准范围以内，如果超标或者未达到标准，就可能是蒸发器内管束被污染，需要立刻全面清洁蒸发器;

对于双工况主机要经常检查乙二醇水溶液的浓度，确保其要规定的范围内。

最终发现自动排气阀堵死，更换阀门后，系统正常运行。

总结：

冰蓄冷空调系统经常是运用夜间电网低谷电力来运转制冷系统制冰和蓄存冷量，在白天电网高峰时期，会向建筑物提高融冰释冷，满足空调系统的供冷需求，从而有效提升了能源利用率、改善資源配置方案，这对经济建设的发展和实现电网的“移峰填谷”颇为重要。